حمام های نمک کربوراسیون
سمانتاسيون یا کربوراسیون در صنعت عمليات حرارتي به معناي نفوذ كربن اتمي به سطح فولاد به منظور افزايش سختي سطحي مي‌باشد. علت انجام اين فرآيند دستيابي به قطعاتي است كه داراي سطحي سخت بوده و در عين حال از چقرمگي خوبي برخوردار باشند. در اين گروه حمامها، سيانيد عامل تأمين كربن اتمي است و به كمك انواع فعال كننده‌ها ميزان سيانيد به حداقل رسيده است. حضور فعال كننده‌ها باعث افزايش عمق نفوذ كربن در زمان كوتاه مي‌شود. اين امر موجب گرديده است كه اين گروه حمامها از نظر اقتصادي در موقعيت برتري قرار گيرند.
| کاربرد |
دماي كار (˚C) |
كدحمام | نام حمام |
| نمك دو جزيي پليمري جهت كربن‌دهي با 0.8 درصد كربن در سطح و عمق نفوذ بالا در زمان كوتاه | 850-950 | A |
CM800A CM800 |
|
نمك سه‌جزيي با پليمر مجزا جهت كربن‌دهي با 0.8 درصد كربن در سطح و عمق نفوذ بالا در زمان كوتاه |
850-950 | B |
CM80A CM80A HAJ |
|
نمك دو جزيي پليمري جهت كربن‌دهي با 1.1 درصد كربن در سطح و عمق نفوذ بالا در زمان كوتاه |
850-950 | C |
CM1100A CM1100 |
|
نمك سه‌جزيي با پليمر مجزا جهت كربن‌دهي با 1.1 درصد كربن درسطح و عمق نفوذ بالا در زمان كوتاه |
850-950 | D |
CM110A CM110 HAJ |
نمك غيرپليمري جهت كربن‌دهي با عمق نفوذ بالا در زمان كوتاه |
800-950 | E |
HRP540 N3\N5 |
| تشكيل لايه‌كربوره سطحي و يا كربونيتراته تا 0.3 میلیمتر | 750-950 | F |
HRP540 N3 |
از نظر اقتصادي بهترين دما براي انجام سمانتاسيون ˚930 است. جهت افزايش بازدهي، تيتراسيون حمام در فواصل زماني معين ضروري است.
با توجه به اينكه درصد KCN حمام هيچگاه بيشتر از 13 درصد نمي‌شود، مي‌توان كليه قطعات سمانته‌شده را درحمامTM140مارتمپركرد. علت انجام مارتمپر، كاهش‌تركها و تنشهاي داخلي حين آبدهي و ايجاد لايه اكسيدي سياه‌رنگ مقاوم به خوردگي‌مي‌باشد. به علت نفوذ مناسب‌كربن در حمامهاي اين گروه، سختي سطح قطعات ضمن مارتمپر كردن، كاهش محسوسي نمي‌يابد. جدول بعد، ارتباط دما، زمان و نوع حمام را با عمق نفوذ بيان مي‌كند. لازم به ذكر است منظور از عمق نفوذ، فاصله‌اي از سطح فولاد است كه در اثر كربن‌دهي، درصد كربن آن حداقل به 0.3درصد رسيده باشد. اين‌جدول، ميانگين عمق‌نفوذ براي فولادهاي مختلف را نشان مي‌دهد.
جدول ميانگين عمق نفوذ برحسب (mm) در حمامهاي مختلف سمانته با دماها و زمانهاي متفاوت كربن‌دهي
|
زمان |
(ساعت) | دماي كار |
كد | نام |
||||
| 8 | 6 | 4 | 2 |
1 |
0.5 | (˚C) | حمام | حمام |
|
0.8
1
1.3
1.4 |
0.65
0.9
1
1.2 |
0.45
0.7
0.8
0.95 |
0.25
0.45
0.55
0.65 |
0.15
0.3
0.4
0.5 |
0.05
0.1
0.2
0.25 |
860
900
930
950 |
A
یا
C |
CM800A CM800 یا CM80A CM80 HAJ |
|
0.8
1.1
1.6
1.9 |
0.7
1
1.4
1.65 |
0.5
0.8
1.15
1.35 |
0.3
0.5
0.7
0.9 |
0.2
0.35
0.5
0.65 |
0.1
0.15
0.3
0.4 |
860
900
930
950 |
A
یا
C |
CM800A CM800 یا CM80A CM80 HAJ |
|
0.7
1
1.6
2 |
0.6
0.85
1.4
1.65 |
0.5
0.65
1.15
1.4 |
0.25
0.4
0.7
1.1 |
0.15
0.3
0.5
0.8 |
0.1
0.15
0.3
0.45 |
850
900
930
980 |
E |
HRP540 N3\N5 |
|
0.5
0.65
1 |
0.45
0.6
0.9 |
0.4
0.5
0.8 |
0.3
0.35
0.6 |
0.2
0.25
0.4 |
0.1
0.15
0.25 |
850
900
930 |
F |
HRP540 N3 |
همچنين نمودار ذیل بيانگر رابطه دما و زمان با عمق نفوذ در حمام A يا C است. منظور از عمق نفوذ همان تعريف فوق است.
در ميان حمامهاي ذكرشده تنها درحمام HRP540\N3(حمامF)، عمق نفوذ پايين است. حمام HRP540\N5\N3(حمامE)، حمامي غيرپليمري با عمق نفوذ بالا است. تفاوت اين حمام با حمامهاي CM در آن است كه در اين حمام امكان ايجاد نمك دورريز وجود دارد. در حمامهاي CM به علت استفاده از مواد پليمري، نمك اضافي ازحمام خارج نمي‌شود. به طور كلي حمامهاي CM به دو دسته دوجزيي وسه‌جزيي تقسيم مي‌شوند. در حمامهاي سه‌جزيي، دو جزء غير پليمري و يك جزء پليمري وجود دارد. اما در حمامهاي دوجزيي هر دو جزء پليمري مي‌باشند. حمامهاي دو جزيي به علت سهولت استفاده، توصيه مي‌شوند. مقدار درصد كربن در سطح فولاد در حمامهاي CM كنترل‌شده است. بنابر نوع حمام ممكن است درصد كربن در سطح فولاد به 0.8 و يا 1.1 درصد برسد. معمولاً حمامهايي كه 0.8 درصد كربن به سطح مي‌دهند، براي سمانتاسيون فولادهاي آلياژي وحمامهايي كه 1.1 درصد كربن در سطح ايجاد مي‌كنند، جهت سمانتاسيون فولادهاي غيرآلياژي استفاده مي‌شوند.
نكته مهمي كه بايد به آن توجه داشت اين است كه بايد بين عمق نفوذ كربن و عمق سختي تفاوت گذاشت. تفاوت عمق سختي با عمق نفوذ اين است كه در عمق سختي علاوه‌بر عمق نفوذ كربن، عوامل تشكيل مارتنزيت نيز نقش دارند. به طور مثال در يك فولاد سمانته‌شده تا عمق يك ميليمتر، ممكن است به علت سردشدن در هوا عمق سختي نداشته باشيم. عمق سختي فاصله‌اي از سطح است كه در آنجا 50درصد مارتنزيت تشكيل شده باشد. شكل روبرو اين امر را تبيين مي‌كند. همچنين ممكن است با درصد كربن كمتر در سطح، بنابر عوامل مختلف از جمله سرعت سردكردن، سختي بيشتري به‌وجود بيايد.
ذكر اين نكته ضروري است كه عمق سختي برخلاف عمق نفوذ محدود به سختكاري سطحي نيست.